Tôi xin góp vài lời cho việc thiết kế cột xiên này. Trước hết, tôi đưa ra hai giải pháp về kết cấu trước cho bạn tham khảo:
1. Thiết kế cột xiên này với sơ đồ như hình vẽ bạn đã đưa lên ở trang đầu. Trường hợp này, cột sẽ chịu moment rất lớn tại vị trí giao nhau của hai cột xiên với cột thẳng ở tầng dưới. Tất nhiên, trong cột sẽ hiện diện cả lực dọc, lực cắt và bạn phải thiết kế tiết diện của nó đủ khả năng chịu đựng tất cả các nội lực. Tôi cũng được biết một công trình có sự hiện diện loại cột này, tên nó là :Bangkok Government Center, bạn có thể tìm hiểu nhiều thông tin hơn về nó trên google. Trong công trình này, cột hợp với trục đứng một góc vào khoảng 22.8 độ; còn công trình của bạn đưa lên, góc xiên đó vào khoảng 35 độ (
tiết diện cột sẽ khá lớn).
2. Giải pháp thứ hai: bạn add thêm một beam nối hai đầu của cột xiên lại với nhau. Với giải pháp này, cột sẽ giảm đi moment khá nhiều nhưng sẽ xuất hiện lực kéo rất lớn ở dầm vừa add thêm vào.Với dầm, nếu bạn có thể sử dụng prestress cho nó thì đây là giải pháp khá tốt, nếu không thì có thể thiết kế cốt thép thường chịu kéo và uốn. Giải pháp này, bạn sẽ rất hay gặp trong các công trình về expressway của ngành cầu đường. Bạn cũng cần cân nhắc khi sử dụng prestress, có nên tách dầm ra riêng biệt với sàn không? Nếu không, bạn phải kiểm tra ứng suất phát sinh trong sàn, ở khu vực lân cận dầm và add thêm cốt thép thường vào để control ứng suất của khu vực này.
Trên đây chỉ là vài ý kiến về kết cấu cho một bộ phận
cục bộ của công trình. Bạn phải xem xét hệ thống kết cấu tổng thể của công trình, và nếu có thể được nên thiết kế hệ chống lực ngang
riêng biệt,
hạn chế đến mức tối đa cho lực ngang truyền vào cột này (đặt biệt là phương vuông góc với mặt phẳng của hình vẽ đầu trang).
Về phương pháp xác định nội lực, trước hết bạn nên có
tính toán sơ bộ trước khi sử dụng bất kỳ một chương trình tính toán kết cấu nào để thiết kế tổng thể cho công trình. Việc thiết kế sơ bộ có thề tiến hành với tải đứng; bạn phải tìm được lực tập trung tác dụng tại mỗi đầu của cột xiên, bao gồm tĩnh tải và hoạt tải của phần kết cấu bên trên tác dụng lên đầu cột xiên. Tách riêng cột xiên và phần cột bên dưới và các lực tập trung tác dụng tại mỗi đầu cột( phần cột bên dưới gắn liên kết ngàm, với chiều cao cột bên dưới là một tầng lầu) để tìm nội lực trong cột và có được sơ bộ tiết diện cho cột. Sau đó sẽ sử dụng chương trình máy tính để phân tích nội lực tổng thể, xem xét tính hợp lý của tiết diện thiết kế, và có thề chọn lựa lại tiết diện nếu cần thiết.
Về connection, bạn đặc biệt chú ý vào liên kết giữa hai cột xiên và cột phía dưới. Tiết diện ở vùng tiếp giáp của hai cột phải chuyển được moment, lực dọc từ cột xiên xuống cột đứng bên dưới. Có thể sử dụng strut-and-tie- model nếu thấy cần thiết hoặc kỹ hơn bạn có thể dùng ADINA hoặc ANSYS để phân tích.
Trên đây tôi nêu vài ý tưởng để bạn tham khảo, việc thiết kế cột này sẽ là công việc rất phức tạp và không giản đơn như vài dòng trên được.Mong được mọi người chia sẻ kinh nghiệm và đóng góp ý kiến.
Gửi bạn hai file: một vài file ảnh về công trình Bangkok Government Center và một file scan bản vẽ connection cho bạn tham khảo.
Chúc bạn sức khỏe!